Forschungs- und Innovationsprojekt Evolum
Einspritz- und Verbrennungsverhalten von Rapsölkraftstoff

 Rapsöl in einer Glasflasche vor einem blühenden Rapsfeld
Biokraftstoffe sind ein Ersatz für Dieselkraftstoff und helfen Treibhausgasemissionen zu vermeiden. Für den Einsatz in der Landwirtschaft kommen beispielsweise Biodiesel oder Rapsölkraftstoff in Betracht. Ziel ist es, einen modernen Landtechnikmotor optimal auf Rapsölkraftstoff abzustimmen. In diesem Vorhaben wird zunächst das Einspritz-, Zünd- und Verbrennungsverhalten von Rapsölkraftstoff in Abhängigkeit von Einspritz - und Brennraumbedingungen umfassend analysiert. Darauf aufbauend sollen Maßnahmen für die kraftstoffspezifische Anpassung von Motoren abgeleitet werden, um das Potenzial hinsichtlich Betriebssicherheit und geringen Emissionen auszuschöpfen. Im Fokus stehen dabei die Einspritzparameter, die eine kraftstoffspezifische Optimierung der Motorsteuerung ermöglichen. Anhand der Erkenntnisse soll ein Motor mit Abgasnachbehandlung bestmöglich für Rapsölkraftstoff optimiert werden.

Ziel

Das übergeordnete Ziel des Vorhabens besteht in der Erarbeitung von Grundlagen zur Auslegung der Motorsteuerung von pflanzenöltauglichen Off-Road-Motoren mit moderner Abgasnachbehandlung und der anschließenden Validierung der Ergebnisse am Prüfstand. Hierfür sind zunächst spezielle Kenntnisse über die Parameter Zünd- und Brennverhalten der alternativen Kraftstoffe zu ermitteln. Die Ergebnisse sollen auf unterschiedliche Motoren übertragbar sein, um kraftstoffoptimierte Applikationen zu realisieren und Simulationsberechnungen zu ermöglichen. Im Rahmen des Teilvorhabens 1 sollen das Zündverhalten und der Brennverlauf von Rapsölkraftstoff und weiteren Pflanzenölen mit einem Constant-Volume-Combustion-Chamber Prüfgerät (AFIDA) charakterisiert werden.

Methode

  • Integration des Injektors am AFIDA-Messgerät und Anpassung des Kraftstoffhochdrucksystems sowie der Softwaresteuerung
  • Ermittlung des Zünd- und Verbrennungsverhaltens sowie des Heizverlaufs von Rapsölkraftstoff und anderen Pflanzenölen in Abhängigkeit von
    1. Brennraumtemperatur und -druck sowie der Gaszusammensetzung im Brennraum sowie von
    2. Einspritzparametern
  • Messung bzw. Abschätzung der gas- und partikelförmigen Emissionskomponenten
  • Übertragung der Ergebnisse auf den Vollmotor (Basiskalibrierung, Einspritzung, Emissionsmessung) und Validierung
  • Anpassung der Abgasnachbehandlung an den Motorbetrieb mit Rapsölkraftstoff und Ermittlung des Emissionsverhaltens in Testzyklen

Einblicke in die Forschung

Frontaler Blick auf ein gelb-weißes Laborgerät

Zündverzugsmessung am TFZ mit AFIDA

Acht Probenfläschchen mit weißen Deckel und verschiedenen Flüssigkeiten von durchsichtig bis zu transparenten Gelbtönen stehen in einer Reihe vor weißen Hintergrund.

Unterschiedliche Pflanzenöle

Gezeigt wird Diesel und Rapsölkraftstoff in Flaschen mit Gefahrensymbolen.

Dieselkraftstoff und Rapsölkraftstoff

Ein Versuchsmotor auf dem Motorprüfstand umgeben von Kabeln, Schläuchen und Messgeräten

Motorenprüfstand an der OTH Regensburg

Gezeigt ist eine Messapparatur, bei der verschiedene Linsen hintereinander aufgereiht sind.

Einspritzprüfstand an der OTH Regensburg

Die Schwarz-weiß-Aufnahme zeigt zwei Bilder nebeneinander, die eine unterschiedlich stark ausgebreiteten Fleck in einem runden Kammer zeigen.

Kraftstoffstrahlbilder nach der Einspritzung

Das Forscherteam im Kraftstofflabor des TFZ: (v. l.) Jürgen Gebhard (TFZ), Robert Altmann (OTH Regensburg), Dr. Klaus Thuneke (TFZ), Gesamtprojektleiter Dr. Edgar Remmele (TFZ), Prof. Dr.-Ing. Hans-Peter Rabl (OTH Regensburg), Markus Winkler (Deutz AG) und Dr.-Ing. Peter Emberger (TFZ)

Kickoff-Treffen im Labor des TFZ

Projektinformationen
Projekttitel: Grundlagenorientierte Untersuchungen zum Einspritz- und Verbrennungsverhalten von Pflanzenölkraftstoff und Übertragung auf ein Motorsystem der Abgasstufe IV/V Teilvorhaben 1: Charakterisierung des Zündverhaltens und Brennverlaufs von Rapsölkraftstoff und weiteren Pflanzenölen
Projektleitung: Dr. Edgar Remmele
Projektbearbeiter: Jürgen Gebhard
Laufzeit: 01.06.2017–30.11.2019
Finanzierung: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft über die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.
Förderkennzeichen: 22004016
Logo Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft Logo Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe e. V. FNR
Projektpartner: OTH Regensburg, Deutz AG
Logo Ostbayerische Technische Hochschule OTH Logo Firma Deutz-Motoren AG, Köln